JP3047731B2 - フィラメントワインディング成形用炭素繊維およびその製造方法 - Google Patents
フィラメントワインディング成形用炭素繊維およびその製造方法Info
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- JP3047731B2 JP3047731B2 JP9988694A JP9988694A JP3047731B2 JP 3047731 B2 JP3047731 B2 JP 3047731B2 JP 9988694 A JP9988694 A JP 9988694A JP 9988694 A JP9988694 A JP 9988694A JP 3047731 B2 JP3047731 B2 JP 3047731B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィラメントワインデ
ィング（以下、ＦＷと略す）成形法により複合材料など
を成形するに適した炭素繊維およびその製造方法に関す
る。さらに詳しくは、ＦＷ成形法により複合材料などを
成形するに際して、毛羽立ち、糸切れ等が少なく、さら
には炭素繊維の機械的特性をＦＷ成形法により作製した
複合材料の機械的特性に効率良く反映し得る炭素繊維お
よびその製造方法に関する。
ィング（以下、ＦＷと略す）成形法により複合材料など
を成形するに適した炭素繊維およびその製造方法に関す
る。さらに詳しくは、ＦＷ成形法により複合材料などを
成形するに際して、毛羽立ち、糸切れ等が少なく、さら
には炭素繊維の機械的特性をＦＷ成形法により作製した
複合材料の機械的特性に効率良く反映し得る炭素繊維お
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維はその優れた機械的特性、特に
比強度、比弾性率が高いという特徴を有しているため、
航空宇宙用途、レジャー用途、一般産業用途などに広く
使用されており、その成形方法も様々である。この中で
もＦＷ成形法は元来ガラス繊維に適用されてきた方法で
あり、その優れた成形性、あるいは得られる複合材料の
特性から炭素繊維にも広く適用されるようになってき
た。特に現在注目されている天然ガス自動車などの燃料
用ボンベは、その軽量かつ高性能化のために、炭素繊維
を補強繊維としてＦＷ成形法で成形しており、ＦＷ成形
に適した炭素繊維の要求が日増しに高まっている。
比強度、比弾性率が高いという特徴を有しているため、
航空宇宙用途、レジャー用途、一般産業用途などに広く
使用されており、その成形方法も様々である。この中で
もＦＷ成形法は元来ガラス繊維に適用されてきた方法で
あり、その優れた成形性、あるいは得られる複合材料の
特性から炭素繊維にも広く適用されるようになってき
た。特に現在注目されている天然ガス自動車などの燃料
用ボンベは、その軽量かつ高性能化のために、炭素繊維
を補強繊維としてＦＷ成形法で成形しており、ＦＷ成形
に適した炭素繊維の要求が日増しに高まっている。
【０００３】一般に、ＦＷ成形法に要求される補強繊維
の特性としては、耐毛羽性などに代表される高いハンド
リング性能、耐擦過性、耐糸切れ性などに代表される高
い工程通過性能、または高速樹脂含浸性能などが挙げら
れる。ハンドリング性能を改善する方法として、炭素繊
維にサイジング剤を付与すること（例えば、特開昭６２
−２９９５８０号公報、特公平１−４６６３６号公報、
特公昭５７−４９６７５号公報）などがこれまでに提案
されている。しかしながら、ＦＷ成形に用いる場合に
は、樹脂含浸前後での、炭素繊維と固定ガイドあるいは
ローラーとの擦過など、過酷な条件下でも高い工程通過
性能を維持することが要求されるが、この要求に対して
サイジング剤による炭素繊維の集束のみで改善すること
には無理があった。また一方、炭素繊維自体をＦＷ成形
法に適した特性とする検討は、これまでに十分になされ
ていないのが現状であった。したがって、従来の炭素繊
維では、ＦＷ成形法において、成形工程で毛羽立ち、糸
切れ等がしばしば発生し、さらには炭素繊維の特性が、
得られる複合材料の特性に十分に反映されていないとい
う問題点があった。
の特性としては、耐毛羽性などに代表される高いハンド
リング性能、耐擦過性、耐糸切れ性などに代表される高
い工程通過性能、または高速樹脂含浸性能などが挙げら
れる。ハンドリング性能を改善する方法として、炭素繊
維にサイジング剤を付与すること（例えば、特開昭６２
−２９９５８０号公報、特公平１−４６６３６号公報、
特公昭５７−４９６７５号公報）などがこれまでに提案
されている。しかしながら、ＦＷ成形に用いる場合に
は、樹脂含浸前後での、炭素繊維と固定ガイドあるいは
ローラーとの擦過など、過酷な条件下でも高い工程通過
性能を維持することが要求されるが、この要求に対して
サイジング剤による炭素繊維の集束のみで改善すること
には無理があった。また一方、炭素繊維自体をＦＷ成形
法に適した特性とする検討は、これまでに十分になされ
ていないのが現状であった。したがって、従来の炭素繊
維では、ＦＷ成形法において、成形工程で毛羽立ち、糸
切れ等がしばしば発生し、さらには炭素繊維の特性が、
得られる複合材料の特性に十分に反映されていないとい
う問題点があった。
【０００４】本発明者らは、この様な点に鑑み、ＦＷ成
形法に適した炭素繊維について鋭意検討した結果、ある
一定値以上のストランド引張強度、後述する糸切れ限界
張力、さらに引掛強度を有する炭素繊維が、成形工程で
の工程通過性能が著しく向上すること、そして得られる
複合材料の特性も著しく向上することを見い出し、本発
明に至ったのである。
形法に適した炭素繊維について鋭意検討した結果、ある
一定値以上のストランド引張強度、後述する糸切れ限界
張力、さらに引掛強度を有する炭素繊維が、成形工程で
の工程通過性能が著しく向上すること、そして得られる
複合材料の特性も著しく向上することを見い出し、本発
明に至ったのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＦＷ
成形法に適した炭素繊維、具体的にはＦＷ成形工程にお
いて毛羽立ち、糸切れ等が少なく、さらにはＦＷ成形法
により作製した複合材料の特性を効率良く反映し得る炭
素繊維を提供することにある。
成形法に適した炭素繊維、具体的にはＦＷ成形工程にお
いて毛羽立ち、糸切れ等が少なく、さらにはＦＷ成形法
により作製した複合材料の特性を効率良く反映し得る炭
素繊維を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のフィラメントワ
インディング成形用炭素繊維は上記課題を解決するた
め、次の構成を有する。すなわち、ストランド引張強度
が４００kgf/mm2 以上であり、糸切れ限界張力が０．２
ｇ／Ｄ以上であり、および引掛強度が１００kgf/mm2 以
上であることを特徴とするフィラメントワインディング
成形用炭素繊維である。
インディング成形用炭素繊維は上記課題を解決するた
め、次の構成を有する。すなわち、ストランド引張強度
が４００kgf/mm2 以上であり、糸切れ限界張力が０．２
ｇ／Ｄ以上であり、および引掛強度が１００kgf/mm2 以
上であることを特徴とするフィラメントワインディング
成形用炭素繊維である。
【０００７】また、本発明のフィラメントワインディン
グ成形用炭素繊維の製造方法は上記課題を解決するた
め、次の構成を有する。すなわち、単繊維繊度が０．８
ｄ以下であり、ヨウ素吸着法による明度差（ΔＬ）が５
０以下であるアクリル系繊維を原料として、温度２３０
℃以上２８０℃以下の空気中、０．８０以上１．００以
下の延伸比で耐炎化し、引き続いて最高温度１１００℃
以上２０００℃以下の不活性雰囲気中、１０００℃から
最高温度までの温度域における延伸比を０．９８以下と
し、該温度域における昇温速度を１０００℃／分以下と
して炭素化処理した後、電解表面処理、サイジング処理
することを特徴とするフィラメントワインディング成形
用炭素繊維の製造方法である。
グ成形用炭素繊維の製造方法は上記課題を解決するた
め、次の構成を有する。すなわち、単繊維繊度が０．８
ｄ以下であり、ヨウ素吸着法による明度差（ΔＬ）が５
０以下であるアクリル系繊維を原料として、温度２３０
℃以上２８０℃以下の空気中、０．８０以上１．００以
下の延伸比で耐炎化し、引き続いて最高温度１１００℃
以上２０００℃以下の不活性雰囲気中、１０００℃から
最高温度までの温度域における延伸比を０．９８以下と
し、該温度域における昇温速度を１０００℃／分以下と
して炭素化処理した後、電解表面処理、サイジング処理
することを特徴とするフィラメントワインディング成形
用炭素繊維の製造方法である。
【０００８】さらに詳細に本発明について説明する。
【０００９】本発明の炭素繊維の原料としては特に限定
されるものではないが、ポリアクリロニトリル（以下、
ＰＡＮと略す）、ピッチ、レーヨン等を挙げることがで
きる。得られる炭素繊維のハンドリング性能、工程通過
性能をより高いものとし、さらにはＦＷ成形法によって
得られる複合材料の性能を良好なものとするためには、
ＰＡＮを原料とした炭素繊維が好ましい。
されるものではないが、ポリアクリロニトリル（以下、
ＰＡＮと略す）、ピッチ、レーヨン等を挙げることがで
きる。得られる炭素繊維のハンドリング性能、工程通過
性能をより高いものとし、さらにはＦＷ成形法によって
得られる複合材料の性能を良好なものとするためには、
ＰＡＮを原料とした炭素繊維が好ましい。
【００１０】本発明の炭素繊維は、ストランド引張強度
が４００kgf/mm2 以上、好ましくは４５０kgf/mm2 以上
であることが必要である。ストランド引張強度が４００
kgf/mm2 未満であると、ＦＷ成形工程において特にマト
リックス樹脂が付着する前の炭素繊維と固定ガイドある
いはローラーとの擦過による毛羽立ちが多くなる他、得
られる複合材料の機械的特性が低いものとなる。ストラ
ンド引張強度の上限については特に限定されず、適用す
る複合材料のコストパフォーマンスの点から適宜選択で
きるが、必要以上にストランド引張強度が高くてもＦＷ
成形方法によっては工程通過性能のさらなる向上が認め
られない場合があり、またその強度が複合材料の特性に
十分効率良く反映しない場合もあるので好ましくは８０
０kgf/mm2 以下、より好ましくは７５０kgf/mm2 以下で
あることが望ましい。
が４００kgf/mm2 以上、好ましくは４５０kgf/mm2 以上
であることが必要である。ストランド引張強度が４００
kgf/mm2 未満であると、ＦＷ成形工程において特にマト
リックス樹脂が付着する前の炭素繊維と固定ガイドある
いはローラーとの擦過による毛羽立ちが多くなる他、得
られる複合材料の機械的特性が低いものとなる。ストラ
ンド引張強度の上限については特に限定されず、適用す
る複合材料のコストパフォーマンスの点から適宜選択で
きるが、必要以上にストランド引張強度が高くてもＦＷ
成形方法によっては工程通過性能のさらなる向上が認め
られない場合があり、またその強度が複合材料の特性に
十分効率良く反映しない場合もあるので好ましくは８０
０kgf/mm2 以下、より好ましくは７５０kgf/mm2 以下で
あることが望ましい。
【００１１】ここで、ストランド引張強度とは次のよう
にして測定したものである。ベークライト（登録商標）
ＥＲＬ４２２１（ユニオン・カーバイド（株）製）／三
フッ化ホウ素モノエチルアミン／アセトン＝１００／３
／４部からなる樹脂を炭素繊維に含浸し、得られた樹脂
含浸ストランドを１３０℃で３０分間加熱して硬化させ
た後、ＪＩＳ−Ｒ−７６０１に規定する樹脂含浸ストラ
ンド試験法に従って測定する。
にして測定したものである。ベークライト（登録商標）
ＥＲＬ４２２１（ユニオン・カーバイド（株）製）／三
フッ化ホウ素モノエチルアミン／アセトン＝１００／３
／４部からなる樹脂を炭素繊維に含浸し、得られた樹脂
含浸ストランドを１３０℃で３０分間加熱して硬化させ
た後、ＪＩＳ−Ｒ−７６０１に規定する樹脂含浸ストラ
ンド試験法に従って測定する。
【００１２】また本発明の炭素繊維は、その糸切れ限界
張力が０．２ｇ／Ｄ以上、好ましくは０．２５ｇ／Ｄ以
上であることが必要である。糸切れ限界張力が０．２ｇ
／Ｄ未満であると、ＦＷ成形工程において特にマトリッ
クス樹脂が付着した後の炭素繊維と固定ガイドあるいは
ローラーとの擦過によって、毛羽立ちおよび糸切れが頻
発するようになり、生産性が著しく低下する。糸切れ限
界張力の上限については特に限定されず、適用する複合
材料のコストパフォーマンスの点から適宜選択できる
が、必要以上に糸切れ限界張力が高くても、ＦＷ成形方
法によっては工程通過性能のさらなる向上が認められな
い場合もあるので、好ましくは１５ｇ／Ｄ以下、より好
ましくは１０ｇ／Ｄ以下であることが望ましい。
張力が０．２ｇ／Ｄ以上、好ましくは０．２５ｇ／Ｄ以
上であることが必要である。糸切れ限界張力が０．２ｇ
／Ｄ未満であると、ＦＷ成形工程において特にマトリッ
クス樹脂が付着した後の炭素繊維と固定ガイドあるいは
ローラーとの擦過によって、毛羽立ちおよび糸切れが頻
発するようになり、生産性が著しく低下する。糸切れ限
界張力の上限については特に限定されず、適用する複合
材料のコストパフォーマンスの点から適宜選択できる
が、必要以上に糸切れ限界張力が高くても、ＦＷ成形方
法によっては工程通過性能のさらなる向上が認められな
い場合もあるので、好ましくは１５ｇ／Ｄ以下、より好
ましくは１０ｇ／Ｄ以下であることが望ましい。
【００１３】ここで、糸切れ限界張力とは次のようにし
て測定したものである。図１に示したように、一定の目
付を有する炭素繊維束をボビンに巻き取り、張力調整が
可能なクリール（ａ）にボビンを仕掛け、ボビンから横
取りして該炭素繊維束（ｂ）を２５ｍ／分の一定速度で
引き出す。表面が梨地の回転ローラー４個（ｃ１〜ｃ
４）を介して糸道を固定させた後、該炭素繊維束（ｂ）
を、“エピコート８２８”１００重量部、および“エピ
コート１００１”３００重量部（油化シェルエポキシ社
製）が均一に混合された濃度５５重量％、温度２０℃の
メチルエチルケトン溶液（ｆ）に、直径１５mmφ、表面
平滑度３Ｓのステンレス製固定バー（ｄ１）を介して浸
漬させ、さらに５０mm間隔で３本水平に固定された直径
１５mmφ、表面平滑度３Ｓのステンレス製棒（ｄ２〜ｄ
４）を介して、ドラム（ｇ）に巻き取る。ボビンに巻回
された前記炭素繊維束の引き出し張力を徐々に大きく
し、該固定擦過棒を通過する繊維束に糸切れが発生した
ときのＣ３とＣ４間の最大張力を５回測定し、その平均
値から次式により糸切れ限界張力を求める。
て測定したものである。図１に示したように、一定の目
付を有する炭素繊維束をボビンに巻き取り、張力調整が
可能なクリール（ａ）にボビンを仕掛け、ボビンから横
取りして該炭素繊維束（ｂ）を２５ｍ／分の一定速度で
引き出す。表面が梨地の回転ローラー４個（ｃ１〜ｃ
４）を介して糸道を固定させた後、該炭素繊維束（ｂ）
を、“エピコート８２８”１００重量部、および“エピ
コート１００１”３００重量部（油化シェルエポキシ社
製）が均一に混合された濃度５５重量％、温度２０℃の
メチルエチルケトン溶液（ｆ）に、直径１５mmφ、表面
平滑度３Ｓのステンレス製固定バー（ｄ１）を介して浸
漬させ、さらに５０mm間隔で３本水平に固定された直径
１５mmφ、表面平滑度３Ｓのステンレス製棒（ｄ２〜ｄ
４）を介して、ドラム（ｇ）に巻き取る。ボビンに巻回
された前記炭素繊維束の引き出し張力を徐々に大きく
し、該固定擦過棒を通過する繊維束に糸切れが発生した
ときのＣ３とＣ４間の最大張力を５回測定し、その平均
値から次式により糸切れ限界張力を求める。
【００１４】糸切れ限界張力[ ｇ／Ｄ] ＝（最大張力[
ｇ] ）／（目付[ ｇ／ｍ] ×9000） さらに本発明の炭素繊維は、その引掛強度が１００kgf/
mm2 以上、好ましくは１４０kgf/mm2 以上、より好まし
くは１７０kgf/mm2 以上であることが必要である。引掛
強度が１００kgf/mm2 未満であると、ＦＷ成形工程にお
いて特にマトリックス樹脂が付着する前の炭素繊維と固
定ガイドあるいはローラーとの擦過による毛羽立ち、ま
たはマトリックス樹脂が付着した後の毛羽立ちおよび糸
切れが頻発するようになり、生産性が著しく低下すると
ともに、得られる複合材料の機械的特性、特に強度利用
率あるいは耐衝撃特性が低下する。引掛強度の上限につ
いては特に限定されず、適用する複合材料のコストパフ
ォーマンスの点から適宜選択できるが、必要以上に引掛
強度が高くてもＦＷ成形方法によっては工程通過性能の
さらなる向上が認められない場合もあるので、好ましく
は４００kgf/mm2 以下、より好ましくは３５０kgf/mm2
以下であることが望ましい。
ｇ] ）／（目付[ ｇ／ｍ] ×9000） さらに本発明の炭素繊維は、その引掛強度が１００kgf/
mm2 以上、好ましくは１４０kgf/mm2 以上、より好まし
くは１７０kgf/mm2 以上であることが必要である。引掛
強度が１００kgf/mm2 未満であると、ＦＷ成形工程にお
いて特にマトリックス樹脂が付着する前の炭素繊維と固
定ガイドあるいはローラーとの擦過による毛羽立ち、ま
たはマトリックス樹脂が付着した後の毛羽立ちおよび糸
切れが頻発するようになり、生産性が著しく低下すると
ともに、得られる複合材料の機械的特性、特に強度利用
率あるいは耐衝撃特性が低下する。引掛強度の上限につ
いては特に限定されず、適用する複合材料のコストパフ
ォーマンスの点から適宜選択できるが、必要以上に引掛
強度が高くてもＦＷ成形方法によっては工程通過性能の
さらなる向上が認められない場合もあるので、好ましく
は４００kgf/mm2 以下、より好ましくは３５０kgf/mm2
以下であることが望ましい。
【００１５】ここで、引掛強度は次のようにして測定し
たものである。テンシロン引張試験機（ＵＴＭ−４−２
００）を用い、クロスヘッド間隔２００mmでＪＩＳ−Ｌ
−１０１３(1992)、７．７項目に記載の炭素繊維束のル
ープを作る。そしてクロスヘッド速度５０mm／分で引張
り、破断荷重[kgf] を測定する。破断荷重より次式を用
いて引掛強度を求める。
たものである。テンシロン引張試験機（ＵＴＭ−４−２
００）を用い、クロスヘッド間隔２００mmでＪＩＳ−Ｌ
−１０１３(1992)、７．７項目に記載の炭素繊維束のル
ープを作る。そしてクロスヘッド速度５０mm／分で引張
り、破断荷重[kgf] を測定する。破断荷重より次式を用
いて引掛強度を求める。
【００１６】引掛強度[ kgf/mm2 ] ＝（破断荷重[kgf]
）／（目付[g/m] ／密度[ g/cm3 ] ） 測定を５０回行ない、その平均値を求めた。
）／（目付[g/m] ／密度[ g/cm3 ] ） 測定を５０回行ない、その平均値を求めた。
【００１７】本発明のＦＷ成形用炭素繊維は、上記した
ストランド引張強度、糸切れ限界張力および引掛強度の
いずれもが前記した値を満足することによって初めて、
ＦＷ成形時の過酷な条件下においてもハンドリング性が
良好なものとなり、しかも炭素繊維の特性を、複合材料
の特性に十分に反映し得るものとなる。
ストランド引張強度、糸切れ限界張力および引掛強度の
いずれもが前記した値を満足することによって初めて、
ＦＷ成形時の過酷な条件下においてもハンドリング性が
良好なものとなり、しかも炭素繊維の特性を、複合材料
の特性に十分に反映し得るものとなる。
【００１８】本発明のＦＷ成形用炭素繊維は、例えばＰ
ＡＮ系の炭素繊維の場合、次のようにして製造すること
ができる。
ＡＮ系の炭素繊維の場合、次のようにして製造すること
ができる。
【００１９】プリカーサ（前駆体）として用いるアクリ
ル系繊維は緻密性の高いものであることが好ましい。プ
リカーサーの緻密性は、ヨウ素吸着法による明度差（Δ
Ｌ）として次のようにして測定することができる。
ル系繊維は緻密性の高いものであることが好ましい。プ
リカーサーの緻密性は、ヨウ素吸着法による明度差（Δ
Ｌ）として次のようにして測定することができる。
【００２０】長さが５〜７ｃｍの乾燥されたアクリル系
繊維を約０．５ｇ精秤して、２００ｍｌの共栓付三角フ
ラスコに採り、ヨウ素溶液（Ｉ2 :51 ｇ、2,4-ジクロロ
フェノール:10 ｇ、酢酸:90 ｇ、およびヨウ化カリウ
ム:100ｇを秤量し、１リットルのメスフラスコに移して
水で溶解して定容とする）１００ｍｌを加えた後、６０
±０．５℃で５０分間振とうしながら吸着処理を行う。
ヨウ素を吸着した試料を流水中で３０分間水洗した後、
遠心脱水（2000rpm ×１分）を行い、すばやく風乾す
る。この試料を開繊した後、ハンター型色差計で明度
（Ｌ値）を測定する（Ｌ1 ）。一方、ヨウ素吸着を行わ
ない対応の試料を開繊し、同様にハンター型色差計で明
度を測定する（Ｌ0 ）。そして、Ｌ1 −Ｌ0 より、明度
差ΔＬを求める。
繊維を約０．５ｇ精秤して、２００ｍｌの共栓付三角フ
ラスコに採り、ヨウ素溶液（Ｉ2 :51 ｇ、2,4-ジクロロ
フェノール:10 ｇ、酢酸:90 ｇ、およびヨウ化カリウ
ム:100ｇを秤量し、１リットルのメスフラスコに移して
水で溶解して定容とする）１００ｍｌを加えた後、６０
±０．５℃で５０分間振とうしながら吸着処理を行う。
ヨウ素を吸着した試料を流水中で３０分間水洗した後、
遠心脱水（2000rpm ×１分）を行い、すばやく風乾す
る。この試料を開繊した後、ハンター型色差計で明度
（Ｌ値）を測定する（Ｌ1 ）。一方、ヨウ素吸着を行わ
ない対応の試料を開繊し、同様にハンター型色差計で明
度を測定する（Ｌ0 ）。そして、Ｌ1 −Ｌ0 より、明度
差ΔＬを求める。
【００２１】このヨウ素吸着法による明度差（ΔＬ）
が、５０以下、好ましくは４０以下、より好ましくは３
０以下であるアクリル系繊維をプリカーサとして用い
る。ΔＬが５０を越えると、焼成工程で繊維に欠陥が多
く発生し、ＦＷ成形に耐えられなくなるばかりでなく、
得られる複合材料の特性を十分に発現できなくなる。
が、５０以下、好ましくは４０以下、より好ましくは３
０以下であるアクリル系繊維をプリカーサとして用い
る。ΔＬが５０を越えると、焼成工程で繊維に欠陥が多
く発生し、ＦＷ成形に耐えられなくなるばかりでなく、
得られる複合材料の特性を十分に発現できなくなる。
【００２２】アクリル系繊維のΔＬを５０以下の高い緻
密性にするための好ましい紡糸方法としては、湿式紡糸
法、乾式紡糸法、あるいは乾湿式紡糸法が挙げられる
が、より緻密性の高いアクリル系繊維を得るためには乾
湿式紡糸法がより好ましく用いられる。また、湿式紡糸
法でも、紡糸原液の吐出量を適正化し、延伸倍率を後述
する範囲として、単繊維繊度を０．８ｄ以下としたプリ
カーサー繊維とすることによってΔＬを５０以下とする
ことができる。また緻密性を高める方法としては、上記
紡糸方法に加えて、紡糸原液のポリマ濃度を１５％以
上、好ましくは１８％以上とすること、また紡糸により
得られた吐出糸条を８倍、好ましくは１０倍以上に延伸
すること、さらには延伸糸条に油剤を付与して乾燥緻密
化することが挙げられる。ここで延伸は温水中で行なう
ことが好ましく、さらに油剤付与後に乾燥した糸条を加
圧スチーム中で二次延伸を行ってもよい。油剤には繊維
の融着、あるいは焼成工程における単繊維間接着を防ぐ
ためにシリコーン系化合物を含むものが好ましい。
密性にするための好ましい紡糸方法としては、湿式紡糸
法、乾式紡糸法、あるいは乾湿式紡糸法が挙げられる
が、より緻密性の高いアクリル系繊維を得るためには乾
湿式紡糸法がより好ましく用いられる。また、湿式紡糸
法でも、紡糸原液の吐出量を適正化し、延伸倍率を後述
する範囲として、単繊維繊度を０．８ｄ以下としたプリ
カーサー繊維とすることによってΔＬを５０以下とする
ことができる。また緻密性を高める方法としては、上記
紡糸方法に加えて、紡糸原液のポリマ濃度を１５％以
上、好ましくは１８％以上とすること、また紡糸により
得られた吐出糸条を８倍、好ましくは１０倍以上に延伸
すること、さらには延伸糸条に油剤を付与して乾燥緻密
化することが挙げられる。ここで延伸は温水中で行なう
ことが好ましく、さらに油剤付与後に乾燥した糸条を加
圧スチーム中で二次延伸を行ってもよい。油剤には繊維
の融着、あるいは焼成工程における単繊維間接着を防ぐ
ためにシリコーン系化合物を含むものが好ましい。
【００２３】プリカーサー繊維は、空気中で耐炎化ある
いは不融化され、さらに不活性雰囲気中高温で炭素化処
理して炭素繊維に変換される。空気中での耐炎化あるい
は不融化処理は、温度２３０℃以上２８０℃以下で、か
つ延伸比が０．８０以上１．００以下、好ましくは０．
８３以上０．９８以下、より好ましくは０．８４以上
０．９４以下とする。ここでの延伸比が１．００を越え
ると、単繊維間の接着が生じ易くなるため、得られる炭
素繊維のストランド引張強度が低いものとなるばかりで
なく、得られる複合材料の特性までもが低下してしま
う。また、延伸比が０．８０未満では他の糸条と交絡し
て毛羽が多発するばかりでなく、連続運転が不可能にな
る。引き続く炭素化処理工程では、最高温度を１１００
℃以上２０００℃以下とする。最高温度が１１００℃未
満であると、得られる炭素繊維の吸着水分が多くなり複
合材料とした時にマトリックス樹脂の硬化不良が生じ、
所望の特性が得られず、最高温度が２０００℃を越える
と炭素繊維に生起する欠陥が生じやすくなるとともに、
炭素繊維の弾性率が高くなり過ぎてＦＷ成形工程の工程
通過性能が低下する。また炭素化処理工程において１０
００℃から最高温度までの温度域における延伸比を０．
９８以下とする。ここでの延伸比が０．９８を越えると
毛羽の多い糸条となり、ＦＷ成形工程の工程通過性能低
下の原因になる。さらに、炭素化処理工程において炭素
繊維に欠陥を生じにくくするため、たとえば３００℃か
ら６００℃、または１０００℃から１３００℃（最高温
度が１３００℃未満の場合は１０００℃から最高温度）
の温度域における昇温速度を１０００℃／分以下、好ま
しくは８００℃／分以下とすることが望ましい。
いは不融化され、さらに不活性雰囲気中高温で炭素化処
理して炭素繊維に変換される。空気中での耐炎化あるい
は不融化処理は、温度２３０℃以上２８０℃以下で、か
つ延伸比が０．８０以上１．００以下、好ましくは０．
８３以上０．９８以下、より好ましくは０．８４以上
０．９４以下とする。ここでの延伸比が１．００を越え
ると、単繊維間の接着が生じ易くなるため、得られる炭
素繊維のストランド引張強度が低いものとなるばかりで
なく、得られる複合材料の特性までもが低下してしま
う。また、延伸比が０．８０未満では他の糸条と交絡し
て毛羽が多発するばかりでなく、連続運転が不可能にな
る。引き続く炭素化処理工程では、最高温度を１１００
℃以上２０００℃以下とする。最高温度が１１００℃未
満であると、得られる炭素繊維の吸着水分が多くなり複
合材料とした時にマトリックス樹脂の硬化不良が生じ、
所望の特性が得られず、最高温度が２０００℃を越える
と炭素繊維に生起する欠陥が生じやすくなるとともに、
炭素繊維の弾性率が高くなり過ぎてＦＷ成形工程の工程
通過性能が低下する。また炭素化処理工程において１０
００℃から最高温度までの温度域における延伸比を０．
９８以下とする。ここでの延伸比が０．９８を越えると
毛羽の多い糸条となり、ＦＷ成形工程の工程通過性能低
下の原因になる。さらに、炭素化処理工程において炭素
繊維に欠陥を生じにくくするため、たとえば３００℃か
ら６００℃、または１０００℃から１３００℃（最高温
度が１３００℃未満の場合は１０００℃から最高温度）
の温度域における昇温速度を１０００℃／分以下、好ま
しくは８００℃／分以下とすることが望ましい。
【００２４】かくして得られた炭素繊維には、複合材料
としたときのマトリックス樹脂との接着性を良好なもの
とするため電解表面処理を行う。電解表面処理は、処理
の効率をよくするため、およびストランド引張強度の低
下を抑制するため行う。電解表面処理に用いる電解液と
しては、有機または無機の酸、アルカリ、あるいは塩化
合物の水溶液を用いることができる。
としたときのマトリックス樹脂との接着性を良好なもの
とするため電解表面処理を行う。電解表面処理は、処理
の効率をよくするため、およびストランド引張強度の低
下を抑制するため行う。電解表面処理に用いる電解液と
しては、有機または無機の酸、アルカリ、あるいは塩化
合物の水溶液を用いることができる。
【００２５】さらに炭素繊維には、ＦＷ成形でのハンド
リング性能を向上させるために公知のサイジング剤を付
与することができる。サイジング剤の付着量としてはサ
イジング剤の種類にもよるが、０．１重量％以上１０重
量％以下、好ましくは０．２重量％以上５重量％以下に
設定することが望ましい。サイジング付着量が０．１重
量％未満であると、サイジング剤の種類によってはＦＷ
成形でのハンドリング性能、工程通過性能に劣る場合が
あり、サイジング付着量が１０重量％を越えるとＦＷ成
形時に繊維束内部まで樹脂が均一に含浸しにくくなるこ
とにより、得られる複合材料の特性が低いものとなる場
合がある。サイジング剤の付与は、電解表面処理後の乾
燥直後、またはＦＷ成形において樹脂浸漬付与に先だっ
ても行うことができる。
リング性能を向上させるために公知のサイジング剤を付
与することができる。サイジング剤の付着量としてはサ
イジング剤の種類にもよるが、０．１重量％以上１０重
量％以下、好ましくは０．２重量％以上５重量％以下に
設定することが望ましい。サイジング付着量が０．１重
量％未満であると、サイジング剤の種類によってはＦＷ
成形でのハンドリング性能、工程通過性能に劣る場合が
あり、サイジング付着量が１０重量％を越えるとＦＷ成
形時に繊維束内部まで樹脂が均一に含浸しにくくなるこ
とにより、得られる複合材料の特性が低いものとなる場
合がある。サイジング剤の付与は、電解表面処理後の乾
燥直後、またはＦＷ成形において樹脂浸漬付与に先だっ
ても行うことができる。
【００２６】サイジング剤の種類としては、均一に炭素
繊維に含浸することのできる溶液状態、あるいはエマル
ジョン状態で付与し、溶剤または水を乾燥除去すること
が好ましい。また、サイジング剤の樹脂の主成分として
は、エポキシ樹脂、エポキシ変性ポリウレタン樹脂、ポ
リエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、
ビスマレイミド樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポ
リエーテルサルフォン樹脂など、あるいはこれらを二種
以上の組合せてもよい。
繊維に含浸することのできる溶液状態、あるいはエマル
ジョン状態で付与し、溶剤または水を乾燥除去すること
が好ましい。また、サイジング剤の樹脂の主成分として
は、エポキシ樹脂、エポキシ変性ポリウレタン樹脂、ポ
リエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、
ビスマレイミド樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポ
リエーテルサルフォン樹脂など、あるいはこれらを二種
以上の組合せてもよい。
【００２７】このような炭素繊維の単繊維直径は３〜２
０μ、フィラメント数は１０００〜１０００００本であ
ることが好ましい。
０μ、フィラメント数は１０００〜１０００００本であ
ることが好ましい。
【００２８】ＰＡＮ系炭素繊維の場合、上記したような
条件を厳密に制御することにより、ストランド引張強
度、糸切れ限界張力、引掛強度の良好なＦＷ成形用炭素
繊維を製造することができる。
条件を厳密に制御することにより、ストランド引張強
度、糸切れ限界張力、引掛強度の良好なＦＷ成形用炭素
繊維を製造することができる。
【００２９】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。なお本例中の各種特性は以下の方法により求
めた。
説明する。なお本例中の各種特性は以下の方法により求
めた。
【００３０】（１）サイジング付着量 約２ｇの炭素繊維束を精秤（W1）した後、５０リットル
／分の窒素気流中、温度４５０℃に設定した電気炉（容
量約１２０cm3 ）に１５分間放置し、サイジング剤を完
全に熱分解させる。そして、２０リットル／分の乾燥窒
素気流中の容器に移し、１５分間冷却した後の繊維束を
精秤（W2）して次式よりサイジング付着量を求める。
／分の窒素気流中、温度４５０℃に設定した電気炉（容
量約１２０cm3 ）に１５分間放置し、サイジング剤を完
全に熱分解させる。そして、２０リットル／分の乾燥窒
素気流中の容器に移し、１５分間冷却した後の繊維束を
精秤（W2）して次式よりサイジング付着量を求める。
【００３１】サイジング付着量［％］＝｛W1[g] −（W2
[g] ×1.00046 ）｝×100 ／W1[g] （２）円管引張強度 炭素繊維と、ストランド引張強度測定に使用した樹脂を
用いて、ＡＳＴＭ Ｄ２２９１に準じてＦＷ成形法（糸
速３０ｍ／秒）により、タイプＡ型円管試験片（内径１
４６．１ｍｍ、肉厚１．５２ｍｍ、幅６．３５ｍｍ、繊
維重量含有率６５％）を作製する。得られた円管をＡＳ
ＴＭ Ｄ２２９０に規定する円管引張試験法に準じて引
張強度を測定する。測定は５個の円管試験片について行
い、その平均値を求めた。
[g] ×1.00046 ）｝×100 ／W1[g] （２）円管引張強度 炭素繊維と、ストランド引張強度測定に使用した樹脂を
用いて、ＡＳＴＭ Ｄ２２９１に準じてＦＷ成形法（糸
速３０ｍ／秒）により、タイプＡ型円管試験片（内径１
４６．１ｍｍ、肉厚１．５２ｍｍ、幅６．３５ｍｍ、繊
維重量含有率６５％）を作製する。得られた円管をＡＳ
ＴＭ Ｄ２２９０に規定する円管引張試験法に準じて引
張強度を測定する。測定は５個の円管試験片について行
い、その平均値を求めた。
【００３２】［実施例１］アクリロニトリル（ＡＮ）９
９．５モル％、イタコン酸０．５モル％からなる、固有
粘度［η］が１．８０のＡＮ共重合体のジメチルスルホ
キシド（ＤＭＳＯ）溶液にアンモニアを吹き込み、該共
重合体のカルボキシル末端基をアンモニウム基で置換し
てポリマを変性し、このポリマの濃度が２０重量％であ
るＤＭＳＯ溶液を紡糸原液とした。
９．５モル％、イタコン酸０．５モル％からなる、固有
粘度［η］が１．８０のＡＮ共重合体のジメチルスルホ
キシド（ＤＭＳＯ）溶液にアンモニアを吹き込み、該共
重合体のカルボキシル末端基をアンモニウム基で置換し
てポリマを変性し、このポリマの濃度が２０重量％であ
るＤＭＳＯ溶液を紡糸原液とした。
【００３３】この紡糸原液を４０℃にて、紡糸口金を通
して一旦空気中に吐出させ空間を走行させた後に、温度
１０℃、３０％のＤＭＳＯ水溶液中に導入して凝固糸と
した。そして、この凝固糸条を水洗し、温水中で４倍に
延伸した後に変性シリコン系化合物を主成分とする油剤
を付与し、１５０℃の加熱ロールを用いて乾燥、および
緻密化した。さらに加圧スチーム中で３倍に延伸して、
単繊維繊度０．８ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ
＝２８のアクリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
して一旦空気中に吐出させ空間を走行させた後に、温度
１０℃、３０％のＤＭＳＯ水溶液中に導入して凝固糸と
した。そして、この凝固糸条を水洗し、温水中で４倍に
延伸した後に変性シリコン系化合物を主成分とする油剤
を付与し、１５０℃の加熱ロールを用いて乾燥、および
緻密化した。さらに加圧スチーム中で３倍に延伸して、
単繊維繊度０．８ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ
＝２８のアクリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
【００３４】このプリカーサーを２４０〜２８０℃の空
気中で延伸比０．９０で耐炎化処理し、引き続いて窒素
雰囲気中、最高温度１８００℃、３００〜６００℃の温
度域および１０００〜１３００℃の温度域における昇温
速度をいずれも８００℃／分以下として炭素化処理し
た。１０００〜１８００℃における延伸比は０．９６と
した。引き続き、水溶液中で電解表面処理した後、エポ
キシ樹脂を主成分としたエマルジョン溶液中に、付着量
１．５重量％となるように含浸させ、サイジング剤を施
して炭素繊維を得た。
気中で延伸比０．９０で耐炎化処理し、引き続いて窒素
雰囲気中、最高温度１８００℃、３００〜６００℃の温
度域および１０００〜１３００℃の温度域における昇温
速度をいずれも８００℃／分以下として炭素化処理し
た。１０００〜１８００℃における延伸比は０．９６と
した。引き続き、水溶液中で電解表面処理した後、エポ
キシ樹脂を主成分としたエマルジョン溶液中に、付着量
１．５重量％となるように含浸させ、サイジング剤を施
して炭素繊維を得た。
【００３５】得られた炭素繊維を用い、ＦＷ成形法でボ
ンベを作製した。先ず、金属製マンドレル（直径９２ｍ
ｍ、容量２０００リットル）に、エポキシ樹脂を含浸し
た炭素繊維束をＦＷ法にて糸速３０ｍ／分、張力２ｋｇ
で巻き上げた。繊維の配向角は±１０／±４５／９０の
組合せとした。この成形の間に発生した糸切れ回数と、
樹脂含浸槽内、および糸道ガイド類に溜った毛羽を採取
して秤量した。なお、樹脂含浸槽内の毛羽は、残存樹脂
を温度４５０℃で焼き飛ばし、毛羽のみとして秤量し
た。得られた炭素繊維の特性およびＦＷ成形時の糸切れ
回数、毛羽量を表１に示す。
ンベを作製した。先ず、金属製マンドレル（直径９２ｍ
ｍ、容量２０００リットル）に、エポキシ樹脂を含浸し
た炭素繊維束をＦＷ法にて糸速３０ｍ／分、張力２ｋｇ
で巻き上げた。繊維の配向角は±１０／±４５／９０の
組合せとした。この成形の間に発生した糸切れ回数と、
樹脂含浸槽内、および糸道ガイド類に溜った毛羽を採取
して秤量した。なお、樹脂含浸槽内の毛羽は、残存樹脂
を温度４５０℃で焼き飛ばし、毛羽のみとして秤量し
た。得られた炭素繊維の特性およびＦＷ成形時の糸切れ
回数、毛羽量を表１に示す。
【００３６】［実施例２］実施例１と同様のポリマーを
実施例１と同様に紡糸して、単繊維繊度１．０ｄ、フィ
ラメント数１２０００、ΔＬ＝３０のアクリル系プリカ
ーサー繊維糸条を得た。
実施例１と同様に紡糸して、単繊維繊度１．０ｄ、フィ
ラメント数１２０００、ΔＬ＝３０のアクリル系プリカ
ーサー繊維糸条を得た。
【００３７】このプリカーサーを２４０〜２８０℃の空
気中で延伸比０．８７で耐炎化処理し、引き続いて窒素
雰囲気中、最高温度１４００℃、３００〜６００℃の温
度域および１０００〜１３００℃の温度域における昇温
速度をいずれも８００℃／分以下として炭素化処理し
た。１０００〜１８００℃における延伸比は０．９５と
した。引き続き、実施例１と同様に表面処理を行い、サ
イジング剤を施して炭素繊維を得た。
気中で延伸比０．８７で耐炎化処理し、引き続いて窒素
雰囲気中、最高温度１４００℃、３００〜６００℃の温
度域および１０００〜１３００℃の温度域における昇温
速度をいずれも８００℃／分以下として炭素化処理し
た。１０００〜１８００℃における延伸比は０．９５と
した。引き続き、実施例１と同様に表面処理を行い、サ
イジング剤を施して炭素繊維を得た。
【００３８】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００３９】また、得られた炭素繊維を用いて円管引張
強度を測定した。結果を表２に示す。引張強度の発現の
割合（円管強度／ストランド引張強度）は、０．９６と
大きかった。
強度を測定した。結果を表２に示す。引張強度の発現の
割合（円管強度／ストランド引張強度）は、０．９６と
大きかった。
【００４０】［比較例１］耐炎化処理における延伸比を
１．０３とした以外は、実施例２と同様にして炭素繊維
を得た。
１．０３とした以外は、実施例２と同様にして炭素繊維
を得た。
【００４１】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００４２】［実施例３］紡糸原液を６０℃にて、紡糸
口金を通して直接温度６０℃、５０％のＤＭＳＯ水溶液
中に吐出させたこと以外は、実施例１と同様にして単繊
維繊度０．７ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ＝３
８のアクリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
口金を通して直接温度６０℃、５０％のＤＭＳＯ水溶液
中に吐出させたこと以外は、実施例１と同様にして単繊
維繊度０．７ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ＝３
８のアクリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
【００４３】このプリカーサーを２３０〜２８０℃の空
気中で延伸比０．９８で耐炎化処理した。引き続いて実
施例２と同様に炭素化処理し、表面処理を行い、サイジ
ング剤を施して炭素繊維を得た。
気中で延伸比０．９８で耐炎化処理した。引き続いて実
施例２と同様に炭素化処理し、表面処理を行い、サイジ
ング剤を施して炭素繊維を得た。
【００４４】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００４５】また、得られた炭素繊維を用いて円管引張
強度を測定した。結果を表２に示す。
強度を測定した。結果を表２に示す。
【００４６】引張強度の発現の割合（円管強度／ストラ
ンド引張強度）は、０．９７と大きかった。
ンド引張強度）は、０．９７と大きかった。
【００４７】［比較例２］実施例３と同様のポリマーを
実施例３と同様に紡糸して、単繊維繊度１．０ｄ、フィ
ラメント数１２０００、ΔＬ＝４８のアクリル系プリカ
ーサー繊維糸条を得た。
実施例３と同様に紡糸して、単繊維繊度１．０ｄ、フィ
ラメント数１２０００、ΔＬ＝４８のアクリル系プリカ
ーサー繊維糸条を得た。
【００４８】このプリカーサーを２３０〜２８０℃の空
気中で延伸比０．９８で耐炎化処理した。引き続いて実
施例１と同様に炭素化処理、表面処理を行い、サイジン
グ剤を施して炭素繊維を得た。
気中で延伸比０．９８で耐炎化処理した。引き続いて実
施例１と同様に炭素化処理、表面処理を行い、サイジン
グ剤を施して炭素繊維を得た。
【００４９】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００５０】［比較例３］炭素化処理における１０００
〜１４００℃の延伸比を１．０２とした以外は、実施例
３と同様にして炭素繊維を得た。
〜１４００℃の延伸比を１．０２とした以外は、実施例
３と同様にして炭素繊維を得た。
【００５１】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００５２】［比較例４］実施例３において炭素化処理
の後、さらに最高温度２５００℃で黒鉛化処理し、引き
続き、実施例１と同様に表面処理を行い、サイジング剤
を施して黒鉛化繊維を得た。
の後、さらに最高温度２５００℃で黒鉛化処理し、引き
続き、実施例１と同様に表面処理を行い、サイジング剤
を施して黒鉛化繊維を得た。
【００５３】得られた黒鉛化繊維を用いて実施例１と同
様にＦＷ成形を行った。得られた黒鉛化繊維の特性およ
びＦＷ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
様にＦＷ成形を行った。得られた黒鉛化繊維の特性およ
びＦＷ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００５４】［比較例５］非シリコーン系の油剤を付与
させたこと以外は、実施例３と同様にして単繊維繊度
１．１ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ＝５５のア
クリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
させたこと以外は、実施例３と同様にして単繊維繊度
１．１ｄ、フィラメント数１２０００、ΔＬ＝５５のア
クリル系プリカーサー繊維糸条を得た。
【００５５】次いで、このプリカーサーを２３０〜２８
０℃の空気中で延伸比０．９４で耐炎化処理した。引き
続いて１０００〜１３００℃の昇温速度を８００℃／分
として、実施例２と同様に炭素化処理、表面処理を行
い、サイジング剤を施して炭素繊維を得た。
０℃の空気中で延伸比０．９４で耐炎化処理した。引き
続いて１０００〜１３００℃の昇温速度を８００℃／分
として、実施例２と同様に炭素化処理、表面処理を行
い、サイジング剤を施して炭素繊維を得た。
【００５６】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００５７】また、得られた炭素繊維を用いて円管引張
強度を測定した。結果を表２に示す。
強度を測定した。結果を表２に示す。
【００５８】引張強度の発現の割合（円管強度／ストラ
ンド引張強度）は、０．７９と実施例２、３に比べて小
さかった。
ンド引張強度）は、０．７９と実施例２、３に比べて小
さかった。
【００５９】［比較例６］実施例３と同様のアクリル系
プリカーサー繊維糸条を２３０〜２８０℃の空気中で延
伸比０．９４で耐炎化処理した。引き続いて１０００〜
１３００℃の昇温速度を１５００℃／分とした以外は、
実施例２と同様に炭素化処理、表面処理を行い、サイジ
ング剤を施して炭素繊維を得た。
プリカーサー繊維糸条を２３０〜２８０℃の空気中で延
伸比０．９４で耐炎化処理した。引き続いて１０００〜
１３００℃の昇温速度を１５００℃／分とした以外は、
実施例２と同様に炭素化処理、表面処理を行い、サイジ
ング剤を施して炭素繊維を得た。
【００６０】得られた炭素繊維を用いて実施例１と同様
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
にＦＷ成形を行った。得られた炭素繊維の特性およびＦ
Ｗ成形時の糸切れ回数、毛羽量を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【表２】
【００６２】
【発明の効果】本発明の炭素繊維は、ＦＷ成形工程での
毛羽立ち、糸切れを抑制することができ、またそのこと
などによりＦＷ成形工程のライン速度を高く設定するこ
とができる、さらにＦＷ成形法により得られる複合材料
の特性を大幅に改善することができるので、天然ガス燃
料用ボンベなどのＦＷ成形法による製造に好適に利用す
ることができ、工業的価値が極めて高い。
毛羽立ち、糸切れを抑制することができ、またそのこと
などによりＦＷ成形工程のライン速度を高く設定するこ
とができる、さらにＦＷ成形法により得られる複合材料
の特性を大幅に改善することができるので、天然ガス燃
料用ボンベなどのＦＷ成形法による製造に好適に利用す
ることができ、工業的価値が極めて高い。
【図１】本発明において用いる糸切れ限界張力測定装置
の概略側面図である。
の概略側面図である。
ａ：張力調整可能なクリール ｂ：炭素繊維束 ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４：表面梨地の回転ローラー（直
径１５ｍｍφ） ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４：表面平滑度３Ｓのステンレス
棒（直径１５ｍｍφ） ｅ：樹脂槽 ｆ：樹脂のメチルエチルケトン溶液 ｇ：ドラム（直径７５０ｍｍφ）
径１５ｍｍφ） ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４：表面平滑度３Ｓのステンレス
棒（直径１５ｍｍφ） ｅ：樹脂槽 ｆ：樹脂のメチルエチルケトン溶液 ｇ：ドラム（直径７５０ｍｍφ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D01F 9/22 D01F 11/14 D06M 15/55
Claims (2)
- 【請求項１】ストランド引張強度が４００kgf/mm2 以上
であり、糸切れ限界張力が０．２ｇ／Ｄ以上であり、お
よび引掛強度が１００kgf/mm2 以上であることを特徴と
するフィラメントワインディング成形用炭素繊維。 - 【請求項２】単繊維繊度が０．８ｄ以下であり、ヨウ素
吸着法による明度差（ΔＬ）が５０以下であるアクリル
系繊維を原料として、温度２３０℃以上２８０℃以下の
空気中、０．８０以上１．００以下の延伸比で耐炎化
し、引き続いて最高温度１１００℃以上２０００℃以下
の不活性雰囲気中、１０００℃から最高温度までの温度
域における延伸比を０．９８以下とし、該温度域におけ
る昇温速度を１０００℃／分以下として炭素化処理した
後、電解表面処理、サイジング処理することを特徴とす
るフィラメントワインディング成形用炭素繊維の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9988694A JP3047731B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | フィラメントワインディング成形用炭素繊維およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9988694A JP3047731B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | フィラメントワインディング成形用炭素繊維およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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